Электромеханические аналогии. Классификация колебательных элементов и систем. Электромеханические аналогии

Схема механико-акустической системы и аналога приведены на рисунке 7.14, схема входного сопротивления  и частотной характеристики  - на рисунке 7.15.

Обычно площадь диффузора (выходного отверстия)  не равна площади отверстия в ящике , потому можно считать, что ящик с двумя отверстиями  и  играет роль трансформатора (акустического) с коэффициентом трансформации .

Рисунок 7.13

а)

б)

в)                            г)

Рисунок 7.14

Рисунок 7.15

Для схемы аналога подвижной (механической) системы (рисунок 7.14,б и 7.14,в) можно доказать, что фазочастотная характеристика такой системы имеет вид (рисунок 7.14,г), из чего следует, что желаемый дополнительный поворот фазы  обратной волны в отверстии  получается на частотах выше . Это невыгодно, т.к. громкоговоритель начинает излучать с , а отверстие сделает на ней а.к.з. Поэтому выбирают резонансную частоту отверстия  и сдвиг фаз при этом составляет . При этом выполняется условие

, где -гибкость воздушного объема ящика;

-пересчитанная к I обмотке трансформатора с учетом коэффициента трансформации  присоединенная масса воздуха к отверстию  вместе с массой воздуха между стенками отверстия ;

Схему аналога (рисунок 7.14,в) пересчитывают к звуковой катушке по известным правилам и получают эквивалентную схему  фазоинвертора:  пересчитываются так же, как в диффузорном громкоговорителе, а вносимые емкость , индуктивность  и сопротивление  соответственно равны

; ; , где -пересчитанное к первичной обмотке акустического трансформатора активное сопротивление излучения на выходе отверстия;

-средняя индукция в зазоре;

-длина провода звуковой катушки.

Фазоинвертор позволяет расширить полосу излучаемых частот со стороны н.ч. () или увеличить эффективность излучения на н.ч. По теме выполняется лабораторная работа, поэтому все подробности и пояснения можно получить на этих занятиях.

5) для улучшения отдачи мощности на в.ч. диффузору придают большую жесткость путем утолщения стенок диффузора в центре с уменьшением их толщины к периферии (чтобы сохранить прежнюю массу). При этом одновременно уменьшают плотность материала и используют различные пропитки. В этом случае повышается частота, выше которой у диффузора проявляются резонансные явления и появляются пики и провалы в частотной характеристике.

6) применяют акустические системы для расширения полосы эффективно излучаемых частот. В акустических системах используют 2-3 головки громкоговорителей (н.ч., в.ч., с.ч.), размещенных в едином корпусе. При этом спектр входного сигнала делится на полосы с помощью разделительных фильтров. Разделительные фильтры могут быть выполнены из пассивных элементов или с применением активных. Во втором случае в каждой полосе активной системы должен работать свой усилитель. В этих системах могут использоваться регуляторы формы частотной характеристики, сигнальные процессоры, содержащие устройства, защищающие громкоговорители от перегрузок, линии задержки и др.

7.3 Другие способы улучшения качества громкоговорителей

Для улучшения направленности громкоговорителей применяют звуковые колонки, градиентные и рупорные громкоговорители. Звуковые колонки – это устройство с таким пространственным расположением одинаковых головок громкоговорителей, которое позволяет получить требуемую диаграмму направленности. Например, в системах ЗУ вертикальное расположение головок позволяет обострить ДН в вертикальной плоскости.

На рисунке 7.17,а для сравнения показаны ДН одной головки в корпусе в вертикальной (OZ) и горизонтальной (OX) плоскостях (ДН одинаковы) и нескольких головок, размещенных одна над другой (рисунок 7.17,б) на н.ч.

Рисунок 7.17

Максимальная направленность создается в направлениях акустической (геометрической) оси громкоговорителя, где происходит большая концентрация акустической мощности от всех источников звука.

В звуковых колонках увеличивается и коэффициент полезного действия (КПД). КПД () – это отношение излучаемой акустической мощности к подводимой электрической (в полосе частот или на заданной частоте). Средний КПД диффузорных громкоговорителей составляет приблизительно